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15.1 Java反射机制概述
1 Java Reflection
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Reflection(反射)是被视为动态语言的关键,反射机制允许程序 在执行期 借助于Reflection API取得任何类的内部信息,并能直接操作任意对象的内 部属性及方法 。
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加载完类之后,在堆内存的方法区中就产生了一个Class类型的对象(一个 类只有一个Class对象),这个对象就包含了完整的类的结构信息。我们可 以通过这个对象看到类的结构。这个对象就像一面镜子,透过这个镜子看 到类的结构,所以,我们形象的称之为:反射。
2 动态语言、静态语言
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动态语言: 是一类在运行时可以改变其结构的语言:例如新的函数、对象、甚至代码可以 被引进,已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。通俗点说就是在运 行时代码可以根据某些条件改变自身结构。(比如解释性语言或者脚本语言)
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主要动态语言:Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python、Erlang。
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静态语言: 与动态语言相对应的,运行时结构不可变的语言就是静态语言。
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如Java、C、 C++。
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注:Java不是动态语言,但Java可以称之为“准动态语言”。即Java有一定的动
态性,我们可以利用反射机制、字节码操作获得类似动态语言的特性。
Java的动态性让编程的时候更加灵活!
3 应用
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在运行时判断任意一个对象所属的类
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在运行时构造任意一个类的对象
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在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法
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在运行时获取泛型信息
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在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
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在运行时处理注解
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生成动态代理
4 主要API
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java.lang.Class:代表一个类(通用地描述类)
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java.lang.reflect.Method:代表类的方法
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java.lang.reflect.Field:代表类的成员变量
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java.lang.reflect.Constructor:代表类的构造器
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... ...
15.2 理解Class类并获取Class的实例
1 举例
建立一个Person类
public class Person {
private String name;
public int age;
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public Person() { }
private Person(String name) {
this.name = name;
}
//还包括get set toString方法
public void show(){
System.out.println("person");
}
public String showNation(String nation){
System.out.println("国籍为:" + nation);
return nation;
}
}
//有反射之前,对于Person的操作
public void test1(){
//1.创建对象
Person p1 = new Person("Tom", 12);
//2.通过对象调用内部属性、方法
p1.age = 10;
System.out.println(p1.toString());
p1.show();
//Person类外部,不能通过其类对象调用私有结构
}
//反射操作可以做的事情
public void test2() throws Exception {
Class cla = Person.class;
//1.通过反射创建Person对象
Constructor cons = cla.getConstructor(String.class, int.class);
Object obj = cons.newInstance("Tom",12); //可转为Person对象
System.out.println(obj.toString());
//2.通过反射,调用指定属性、方法
Field age = cla.getDeclaredField("age");//属性
age.set(obj,10);
Method show = cla.getDeclaredMethod("show");//方法
show.invoke(obj); //调用操作
//通过反射,可以调用Person类(运行时类)的私有结构
//调用私有构造器
Constructor cons1 = cla.getDeclaredConstructor(String.class);
cons1.setAccessible(true);
Person p1 = (Person) cons1.newInstance("Jerry");
System.out.println(p1); //name = Jerry, age = 0
//调用私有属性
Field name = cla.getDeclaredField("name");
name.setAccessible(true);
name.set(p1, "Tony");
//调用私有方法
Method showNation = cla.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
showNation.setAccessible(true);
String nation = (String) showNation.invoke(p1,"China"); //获取返回值
}
注:
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一般情况下,new的方式和反射方式应该使用哪个?
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主要采用new方式
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反射使用的场景?
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当编译时不确定需要new哪个类时,可以采用反射的方式。(比如服务器运行时,注册和登录的操作不确定,需要采用反射)
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反射与面向对象的封装性是否矛盾?
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封装性解决了是否建议调用相关结构的问题,反射解决的是是否能够调用相应结构的问题。
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2 Class类介绍
类的加载过程:经过javac .exe命令以后,会生成一个或多个字节码文件(.class)。接着我们使用java.exe命令对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件加载到内存中。此过程称为类的加载。加载到内存中的类,就称为运行时类,此运行时类作为Class的一个实例。
加载到内存中的运行时类,会缓存一定的时间。在此时间之内,我们可以通过不同的方式来获取此运行时类(唯一存在)。
获取Class类的四种方式:
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前提:若已知具体的类,通过运行时类的 class属性获取,该方法最为安全可靠, 程序性能最高
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实例:Class clazz = String .class;
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前提:已知某个类的实例,调用该实例的 getClass()方法获取Class对象
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实例:Class clazz = "abc".getClass();
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前提:已知一个类的全类名,且该类在类路径下,可通过Class类的静态方 法forName()获取,可能抛出ClassNotFoundException(使用频率高)
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实例:Class clazz = Class.forName(“java.lang.String”);
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其他方式(了解)
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ClassLoader cl = this.getClass().getClassLoader();
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Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);
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哪些类型可以有Class对象?
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class: 外部类,成员(成员内部类,静态内部类),局部内部类,匿名内部类
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interface:接口
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[]:数组
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enum:枚举
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annotation:注解@interface
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primitive type:基本数据类型
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void
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Class
Class类的常用方法:
15.3 类的加载与ClassLoader的理解
1 类的加载
2 类的加载器
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类加载的作用:将class文件字节码内容加载到内存中,并将这些静态数据 转换成方 法区的运行时数据结构 ,然后在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为 方法区中类数据的访问入口。
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类缓存:标准的JavaSE类加载器可以按要求查找类,但一旦某个类被加载到类加载器 中,它将维持加载(缓存)一段时间。不过JVM垃圾回收机制可以回收这些Class对象。
补充:采用类加载器读取配置文件
public void test3() throws IOException {
Properties pros = new Properties();
//方式一:此时文件默认路径在module下
// FileInputStream fis = new FileInputStream("src\\com\\java\\test\\jdbc.properties");
// pros.load(fis);
//方式二:采用ClassLoader 此时文件默认路径在module的src目录下
ClassLoader classLoader = ReflectionTest.class.getClassLoader();
InputStream is = classLoader.getResourceAsStream("com/java/test/jdbc.properties");
pros.load(is);
String name = pros.getProperty("name");
String password = pros.getProperty("password");
System.out.println(name + " " + password);
}
15.4 创建运行时类的对象
创建运行时类的对象:调用Class对象的newInstance()方法
要 求:
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类必须有一个无参数的构造器。
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类的构造器的访问权限需要足够。
public void test1() throws Exception {
Class<Person> clazz = Person.class;
Person person = clazz.newInstance(); //newInstance内部调用了空参构造器
System.out.println(person);
}
注:没有无参的构造器也能创建运行时类对象,
只要在操作的时候明确的调用类中的构造器,并将参数传递进去之后,才可以实例化操作。
通过一个实例体会反射的动态性
public void test2(){
int num = new Random().nextInt(3);
String classPath = "";
switch (num){
case 0:
classPath = "java.util.Date";
break;
case 1:
classPath = "java.lang.Object";
break;
case 2:
classPath = "com.java.clas.Person";
break;
}
try{
Class clazz = Class.forName(classPath);
Object obj = clazz.newInstance();
System.out.println(obj);
}catch (Exception e){
e.getMessage();
}
}
15.5 获取运行时类的完整结构(了解)
1 实现的全部接口
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public Class<?>[] getInterfaces()---> 确定此对象所表示的类或接口实现的接口。
2 所继承的父类
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public Class<? Super T> getSuperclass()---> 返回表示此 Class 所表示的实体(类、接口、基本类型)的父类的 Class。
3 全部的构造器
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public Constructor<T>[] getConstructors()---> 返回此 Class 对象所表示的类的所有public构造方法。
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public Constructor<T>[] getDeclaredConstructors()---> 返回此 Class 对象表示的类声明的所有构造方法。
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Constructor类中:
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public int getModifiers() --->取得修饰符
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public String getName()--->取得方法名称
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public Class<?>[] getParameterTypes()--->取得参数的类型
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4 全部的方法
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public Method[] getDeclaredMethods()---> 返回此Class对象所表示的类或接口的全部方法
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public Method[] getMethods()---> 返回此Class对象所表示的类或接口的public的方法
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Method类中:
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public Class<?> getReturnType()--->取得全部的返回值
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public Class<?>[] getParameterTypes()--->取得全部的参数
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public int getModifiers()--->取得修饰符
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public Class<?>[] getExceptionTypes()--->取得异常信息
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5 全部的Field
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public Field[] getFields()---> 返回此Class对象所表示的类或接口的public的Field。
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public Field[] getDeclaredFields()---> 返回此Class对象所表示的类或接口的全部Field。
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Field方法中:
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public int getModifiers() --->以整数形式返回此Field的修饰符
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public Class<?> getType()---> 得到Field的属性类型
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public String getName() --->返回Field的名称。
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6 Annotation相关
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get Annotation(Class<T> annotationClass)
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getDeclaredAnnotations()
7 泛型相关
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Type getGenericSuperclass()--->获取父类泛型类型
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ParameterizedType--->泛型类型
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getActualTypeArguments()--->获取实际的泛型类型参数数组
8 类所在的包
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Package getPackage()
15.6 调用运行时类的指定结构
1 调用指定属性
//调用运行时类的指定结构--->属性
public void test() throws Exception {
Class<Person> clazz = Person.class;
//创建运行时类对象
Person p = clazz.newInstance();
//获取指定属性
Field age = clazz.getDeclaredField("age");
//保证当前属性是可访问的
age.setAccessible(true);
//设置当前属性值
age.set(p,10); //set(哪个对象的属性, 设置值)
//获取当前属性值
int ageValue = (int)age.get(p);
System.out.println(ageValue);
}
2 调用指定方法
//调用运行时类的指定结构--->方法
public void test5() throws Exception {
Class<Person> clazz = Person.class;
//创建运行时类对象
Person p = clazz.newInstance();
//获取指定方法
Method showNation = clazz.getDeclaredMethod("showNation", String.class);
//保证当前属性是可访问的
showNation.setAccessible(true);
//调用invoke()执行方法
Object nation = showNation.invoke(p, "China");
//调用静态方法
Method show = clazz.getDeclaredMethod("show");
show.setAccessible(true);
show.invoke(null); //参数可以直接写null,不需要指定对象
}
3 调用指定构造器(了解)
//调用运行时类的指定结构--->构造器
public void test6() throws Exception {
Class<Person> clazz = Person.class;
//获取指定构造器
Constructor<Person> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
//保证构造器是可访问的
constructor.setAccessible(true);
//调用构造器创建运行时类的对象
Person p = constructor.newInstance("Tom", 10);
System.out.println(p);
}
15.7 反射的应用:动态代理
1 代理设计模式的原理
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使用一个代理将对象包装起来, 然后用该代理对象取代原始对象。任何对原 始对象的调用都要通过代理。代理对象决定是否以及何时将方法调用转到原 始对象上。
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动态代理是指客户通过代理类来调用其它对象的方法,并且是在程序运行时 根据需要动态创建目标类的代理对象。
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动态代理使用场合: 调试、 远程方法调用
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动态代理相比于静态代理的优点: 抽象角色中(接口)声明的所有方法都被转移到调用处理器一个集中的方法中 处理,这样,我们可以更加灵活和统一的处理众多的方法。
例子:
静态代理:代理类和被代理类在编译期间就确定下来了
interface ClothFactory{
void produceCloth();
}
//代理类
class ProxyClothFactory implements ClothFactory{
private ClothFactory factory; //用被代理类对象进行实例化
public ProxyClothFactory(ClothFactory factory){
this.factory = factory;
}
public void produceCloth() {
System.out.println("代理一些准备工作");
factory.produceCloth();
}
}
//被代理类
class nikeClothFactory implements ClothFactory{
public void produceCloth() {
System.out.println("生产Nike衣服");
}
}
public class StaticProxy {
public static void main(String[] args) {
//创建被代理类对象
nikeClothFactory nike = new nikeClothFactory();
//创建代理类对象
ProxyClothFactory p = new ProxyClothFactory(nike);
p.produceCloth();
}
}
动态代理
//被代理类:nikeClothFactory
//代理工厂:专门生产代理类
class ProxyFactory {
//调用此方法,返回一个代理类对象
public static Object getProxyInstance(Object obj){//obj:被代理类对象
MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler();
handler.bind(obj);
//创建代理类对象
return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),obj.getClass().getInterfaces(),handler);
}
}
class MyInvocationHandler implements InvocationHandler{
private Object obj; //需要使用被代理类对象进行赋值
public void bind(Object obj){
this.obj = obj;
}
//当通过代理类对象调用方法时,会自动调用此方法
//proxy:代理类对象 method:调用的方法 args:方法参数
//将被代理类要执行的方法的功能,声明在invoke()中
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
//method:代理类对象调用的方法,此方法也就作为了被代理类对象要调用的方法
Object returnValue = method.invoke(obj, args);
return returnValue;
}
}
public class ProxyTest {
public static void main(String[] args) {
//创建被代理类对象
nikeClothFactory nike = new nikeClothFactory();
//创建代理类对象
ClothFactory proxyInstance = (ClothFactory) ProxyFactory.getProxyInstance(nike);
//当通过代理类对象调用方法时,会自动调用被代理类中同名的方法
proxyInstance.produceCloth();
}
}
2 AOP
AOP代理里的方法可以在执行目标方法之前、之后插入一些通用处理
举例:在上述动态代理基础上做改进
class Util{ //加入一些通用方法
public void method1(){
System.out.println("=====通用方法一=====");
}
public void method2(){
System.out.println("=====通用方法二=====");
}
}
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
Util u = new Util();
u.method1();
//method:代理类对象调用的方法,此方法也就作为了被代理类对象要调用的方法
Object returnValue = method.invoke(obj, args);
u.method2();
return returnValue;
}
本文详细探讨Java反射机制,包括Class类的使用、类的加载与ClassLoader、创建运行时类对象、反射操作、动态代理及其在AOP中的应用。
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